KR20130088709A

KR20130088709A - Photoelectric device

Info

Publication number: KR20130088709A
Application number: KR1020120090094A
Authority: KR
Inventors: 김현철; 엄상현
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2013-08-08
Also published as: US20130192669A1; EP2624270A2

Abstract

PURPOSE: A photoelectric device is provided to increase the aperture ratio for incident light by designing first and second grid electrodes which are different from each other, thereby reducing optical loss. CONSTITUTION: A first substrate (110) faces a second substrate (120). A first grid electrode (113) and a second grid electrode (123) are formed on the first substrate and the second substrate respectively. The pitch of the second grid electrode is narrower than the pitch of the first grid electrode. A light absorption layer (150) is formed between the adjacent first substrates on the first substrate. A catalyst layer (122) is formed on the second substrate to cover the second grid electrode.

Description

Photoelectric device

본 발명은 광전소자에 관한 것이다. The present invention relates to an optoelectronic device.

최근 화석연료를 대체하는 에너지의 원천으로서, 빛 에너지를 전기 에너지로 변화하는 광전소자에 대해 다양한 연구가 진행되고 있으며, 태양광을 이용하는 태양전지가 많은 주목을 받고 있다.Recently, as a source of energy to replace fossil fuels, various researches are being conducted on photoelectric devices that convert light energy into electric energy, and solar cells using sunlight have received much attention.

다양한 구동원리를 갖는 태양전지들에 대한 연구가 진행되고 있는데, 그 중에서 염료 감응형 태양전지는 종래 태양전지에 비해 비약적으로 높은 광전변환효율을 갖고 있어 차세대 태양전지로 기대되고 있다. Research on solar cells having various driving principles is underway. Among them, dye-sensitized solar cells are expected to be the next generation solar cells because they have a significantly higher photoelectric conversion efficiency than conventional solar cells.

이러한 염료 감응형 태양전지는 가시광선의 파장을 갖는 빛이 입사하면 이를 받아 여기 전자를 생성할 수 있는 감광성 염료와, 여기된 전자를 받아들일 수 있는 반도체 물질, 그리고, 외부회로에서 일을 하고 돌아오는 전자와 반응하는 전해질을 주된 구성으로 한다.The dye-sensitized solar cell is a photosensitive dye capable of receiving light having a wavelength of visible light and generating excitation electrons, a semiconductor material capable of receiving excited electrons, and working in an external circuit. The electrolyte which reacts with the electron is a main configuration.

본 발명의 일 실시형태는 광전변환효율이 향상된 광전소자를 제공한다.One embodiment of the present invention provides an optoelectronic device having improved photoelectric conversion efficiency.

상기와 같은 과제 및 그 밖의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 광전소자는,In order to solve the above problems and other problems,

제1 그리드 전극들과, 이웃한 제1 그리드 전극들 사이에 광흡수층이 형성된 제1 기판; 및A first substrate having a light absorption layer formed between the first grid electrodes and adjacent first grid electrodes; And

상기 제1 기판과 마주하게 배치되는 것으로, 상기 광흡수층과 마주하는 위치에 제2 그리드 전극이 형성된 제2 기판;을 포함한다. And a second substrate disposed to face the first substrate, the second substrate having a second grid electrode at a position facing the light absorbing layer.

예를 들어, 상기 제1, 제2 그리드 전극은 서로 마주하지 않도록 비대칭적인 위치에 배치된다. For example, the first and second grid electrodes are disposed in an asymmetrical position so as not to face each other.

예를 들어, 상기 제2 그리드 전극은, 상기 제1 그리드 전극보다 좁은 전극 피치를 갖고, 제1 그리드 전극 보다 조밀하게 배열된다. For example, the second grid electrode has an electrode pitch narrower than that of the first grid electrode, and is densely arranged than the first grid electrode.

예를 들어, 상기 제2 그리드 전극은, 상기 광흡수층 밑에 조밀하게 배열된다. For example, the second grid electrode is densely arranged under the light absorption layer.

예를 들어, 상기 광흡수층 밑의 일군의 제2 그리드 전극들과, 또 다른 광흡수층 밑의 타군의 제2 그리드 전극들이 배치될 때, For example, when a group of second grid electrodes under the light absorbing layer and another group of second grid electrodes under another light absorbing layer are disposed,

일군의 제2 그리드 전극들 사이의 전극 피치는, 서로 인접한 일군과 타군의 제2 그리드 전극들 사이의 간격보다 좁게 배치된다. The electrode pitch between the group of second grid electrodes is disposed to be narrower than the distance between the group of second grid electrodes adjacent to each other and the group of second grid electrodes adjacent to each other.

예를 들어, 상기 광전소자는, 상기 제2 그리드 전극들 사이에 형성되고 오목한 형상의 표면을 갖는 촉매층을 더 포함한다. For example, the optoelectronic device further includes a catalyst layer formed between the second grid electrodes and having a concave shaped surface.

예를 들어, 상기 촉매층은, 제2 그리드 전극으로부터 멀어지면서 퇴적 높이가 점차 낮아지는 오목한 형상을 갖는다. For example, the catalyst layer has a concave shape in which the deposition height is gradually lowered away from the second grid electrode.

예를 들어, 상기 제2 그리드 전극은 보호막에 의해 피복되어 있고, For example, the second grid electrode is covered with a protective film,

상기 촉매층은 상기 보호막의 벽체에 밀착된 부분에서 최고의 퇴적 높이를 갖는다.The catalyst layer has the highest deposition height at the portion in close contact with the wall of the protective film.

예를 들어, 상기 광흡수층 밑의 일군의 제2 그리드 전극들과, 또 다른 광흡수층 밑의 타군의 제2 그리드 전극들이 배치될 때,For example, when a group of second grid electrodes under the light absorbing layer and another group of second grid electrodes under another light absorbing layer are disposed,

일군의 제2 그리드 전극들 사이의 촉매층의 퇴적 높이는, 서로 인접한 일군과 타군의 제2 그리드 전극들 사이의 촉매층의 퇴적 높이보다 높게 형성된다. The deposition height of the catalyst layer between the group of second grid electrodes is formed higher than the deposition height of the catalyst layer between the group of second grid electrodes adjacent to each other.

예를 들어, 상기 제1 기판 및 제1 그리드 전극 사이와, 상기 제2 기판 및 제2 그리드 전극 사이에는 각각 제1, 제2 도전막이 개재된다. For example, first and second conductive films are interposed between the first substrate and the first grid electrode and between the second substrate and the second grid electrode, respectively.

예를 들어, 상기 광전소자는, 상기 제2 그리드 전극들 사이이고, 상기 제2 도전막과 접하는 촉매층을 더 포함한다.For example, the optoelectronic device further includes a catalyst layer between the second grid electrodes and in contact with the second conductive film.

한편, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 광전소자는, On the other hand, an optoelectronic device according to another embodiment of the present invention,

광흡수층과, 상기 광흡수층의 광 생성 캐리어를 인출하기 위한 제1 그리드 전극이 형성된 제1 기판; 및A first substrate having a light absorption layer and a first grid electrode for extracting the light generating carrier of the light absorption layer; And

상기 제1 기판과 마주하게 배치되는 것으로, 제2 그리드 전극이 형성된 제2 기판;을 포함하고,A second substrate disposed to face the first substrate and having a second grid electrode formed thereon;

상기 제2 그리드 전극은, 상기 제1 그리드 전극보다 좁은 전극 피치로 조밀하게 배열된다. The second grid electrode is densely arranged at an electrode pitch narrower than the first grid electrode.

예를 들어, 상기 광전소자는, 상기 제2 그리드 전극들 사이에 형성되고, 오목한 형상의 표면을 갖는 촉매층을 더 포함한다. For example, the optoelectronic device further includes a catalyst layer formed between the second grid electrodes and having a concave-shaped surface.

예를 들어, 이웃한 제1 그리드 전극들 사이에는 광흡수층이 배치되고, For example, a light absorption layer is disposed between adjacent first grid electrodes.

상기 제2 그리드 전극은 상기 광흡수층 밑에 조밀하게 배열된다. The second grid electrode is densely arranged under the light absorption layer.

예를 들어, 상기 광흡수층 밑의 일군의 제2 그리드 전극과, 또 다른 광흡수층 밑의 타군의 제2 그리드 전극이 배치될 때, For example, when a group of second grid electrodes under the light absorbing layer and another group of second grid electrodes under another light absorbing layer are disposed,

한편, 본 발명의 또 다른 측면에 따른 광전소자는, On the other hand, an optoelectronic device according to another aspect of the present invention,

서로 마주하게 배치되며, 각각 제1 그리드 전극 및 제2 그리드 전극이 형성된 제1, 제2 기판; 및First and second substrates disposed to face each other and having a first grid electrode and a second grid electrode formed thereon; And

상기 제1 기판의 제1 그리드 전극들 사이에 형성된 광흡수층;을 포함하고, And a light absorption layer formed between the first grid electrodes of the first substrate.

상기 제2 그리드 전극은, 상기 광흡수층과 마주하도록 군(group)을 이루어 배열되고, 측 방향으로 제1 그리드 전극으로부터 이격된다. The second grid electrodes are arranged in groups so as to face the light absorption layer, and are spaced apart from the first grid electrodes in the lateral direction.

예를 들어, 상기 광흡수층은 이웃한 제1 그리드 전극들 사이의 중앙에 형성되고,For example, the light absorption layer is formed in the center between the adjacent first grid electrodes,

상기 제2 그리드 전극의 군(group)은, 상기 광흡수층과 마주하게 배치된다.The group of the second grid electrodes is disposed to face the light absorption layer.

예를 들어, 상기 광전소자는, 상기 제2 기판 상에 형성된 것으로, 이웃한 제2 그리드 전극들 사이에 형성되고, 오목한 표면을 갖는 촉매층을 더 포함한다.For example, the optoelectronic device may include a catalyst layer formed on the second substrate and formed between adjacent second grid electrodes and having a concave surface.

본 발명에 의하면, 수광면 측에 형성되는 제1 그리드 전극과, 이면 측에 형성되는 제2 그리드 전극을 차등적으로 설계함으로써, 광흡수층과 제2 그리드 전극 간의 대향 구조를 형성하고 광전변환효율이 높은 광전소자를 제공할 수 있다.According to the present invention, by differentially designing the first grid electrode formed on the light receiving surface side and the second grid electrode formed on the rear surface side, an opposing structure is formed between the light absorbing layer and the second grid electrode and the photoelectric conversion efficiency is improved. It is possible to provide a high photoelectric device.

또한, 제1, 제2 그리드 전극을 차등적으로 설계함으로써, 입사광에 대한 개구율을 높여 광 손실을 줄이면서도, 광전류 패스의 저항 손실을 줄임과 동시에, 촉매층의 퇴적 높이를 향상시킬 수 있다.In addition, by differentially designing the first and second grid electrodes, it is possible to increase the aperture ratio with respect to the incident light to reduce the light loss and to reduce the resistive loss of the photocurrent path and to improve the deposition height of the catalyst layer.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 광전소자의 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 취한 단면도이다.
도 3은 본 발명과 대비되는 비교예에 따른 광전소자의 단면도이다.
도 4 내지 도 6은, 본 발명의 실시예 1 내지 3에 따른 광전소자의 단면도들이다.
도 7a 내지 도 7c는 제2 그리드 전극의 개수가 변화함에 따라 제2 도전막 상의 저항 분포가 변화하는 양상을 관찰하기 위한 시뮬레이션 결과들이다.1 is an exploded perspective view of a photoelectric device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1.
3 is a cross-sectional view of an optoelectronic device according to a comparative example compared with the present invention.
4 to 6 are cross-sectional views of optoelectronic devices according to embodiments 1 to 3 of the present invention.
7A to 7C illustrate simulation results for observing a change in resistance distribution on a second conductive layer as the number of second grid electrodes changes.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명의 비람직한 실시형태에 관한 광전소자에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, an optoelectronic device according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 광전소자의 분해 사시도이다. 그리고, 도 2는 도 1의 II-II 선을 따라 취한 단면도이다.1 is an exploded perspective view of a photoelectric device according to an embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II of FIG. 1.

도면들을 참조하면, 제1 그리드 전극(113)이 형성된 제1 기판(110)과, 제2 그리드 전극(123)이 형성된 제2 기판(120)은, 실링 부재(130)를 개재하여 서로 마주하게 배치된다. 상기 제1, 제2 그리드 전극(113,123)과 인접한 위치에는, 광흡수층(150)과 촉매층(122)이 각각 형성된다.Referring to the drawings, the first substrate 110 on which the first grid electrode 113 is formed and the second substrate 120 on which the second grid electrode 123 is formed face each other through the sealing member 130. Is placed. Light absorption layers 150 and catalyst layers 122 are formed at positions adjacent to the first and second grid electrodes 113 and 123, respectively.

예를 들어, 상기 광흡수층(150)은, 제1 기판(110)상에서 이웃한 제1 그리드 전극(113)들 사이에 패턴 형성될 수 있다. 상기 촉매층(122)은, 제2 그리드 전극(123)들을 덮도록 제2 기판(120)상에 형성될 수 있다. 다만, 광흡수층(150)과 촉매층(122)의 형성 위치는 이에 한정되지 않는다.For example, the light absorbing layer 150 may be patterned between adjacent first grid electrodes 113 on the first substrate 110. The catalyst layer 122 may be formed on the second substrate 120 to cover the second grid electrodes 123. However, the position at which the light absorption layer 150 and the catalyst layer 122 are formed is not limited thereto.

예를 들어, 제1 기판(110)은 수광면을 형성할 수 있으며, 제1 기판(110)에 형성된 제1 그리드 전극(113)은, 광 생성 캐리어(전자)를 인출하는 음극으로 편성될 수 있다. 상기 제2 기판(120)은 수광면과 반대되는 이면 측을 형성할 수 있으며, 제2 기판(120)에 형성된 제2 그리드 전극(123)은 외부회로(미도시)를 경유한 전류 흐름을 수용하는 양극으로 편성될 수 있다. 즉, 제1, 제2 그리드 전극(113,123)은, 광전류의 양단 전극을 형성하는 음극과 양극으로 각각 형성될 수 있다.For example, the first substrate 110 may form a light receiving surface, and the first grid electrode 113 formed on the first substrate 110 may be formed as a cathode for drawing the light generating carriers (electrons). have. The second substrate 120 may form a back side opposite to the light receiving surface, and the second grid electrode 123 formed on the second substrate 120 may receive current flow through an external circuit (not shown). Can be organized into an anode. That is, the first and second grid electrodes 113 and 123 may be formed of a cathode and an anode respectively forming the electrodes of the photocurrent.

상기 제1, 제2 기판(110,120)상에는 제1, 제2 도전막(111,121)이 각각 형성되며, 제1, 제2 기판(110,120)과 함께 도전성 기판을 형성할 수 있다. 상기 제1, 제2 도전막(111,121) 상에는 제1, 제2 그리드 전극(113,123)이 형성될 수 있으며, 제1, 제2 그리드 전극(113,123)은, 제1, 제2 도전막(111,121)의 도전성을 보충하여 전기저항을 낮출 수 있다. First and second conductive layers 111 and 121 may be formed on the first and second substrates 110 and 120, respectively, and a conductive substrate may be formed together with the first and second substrates 110 and 120. First and second grid electrodes 113 and 123 may be formed on the first and second conductive layers 111 and 121, and the first and second grid electrodes 113 and 123 may be formed on the first and second conductive layers 111 and 121. The electrical resistance can be lowered by supplementing the conductivity.

상기 제1 그리드 전극(113)은, 스트라이프 패턴으로 평행하게 연장되는 다수의 제1 휭거 전극(113a)들과, 다수의 제1 휭거 전극(113a)들을 가로질러 연장되며 제1 휭거 전극(113a)들과 전기적으로 연결된 제1 콜렉터 전극(113b)을 포함할 수 있다.The first grid electrode 113 extends across the plurality of first sensing electrodes 113a and the plurality of first sensing electrodes 113a extending in parallel in a stripe pattern, and the first sensing electrode 113a. It may include a first collector electrode (113b) electrically connected to the.

상기 제2 그리드 전극(123)은, 스트라이프 패턴으로 평행하게 연장되는 다수의 제2 휭거 전극(123a)들과, 다수의 제2 휭거 전극(123a)들을 가로질러 연장되며 제2 휭거 전극(123a)들과 전기적으로 연결된 제2 콜렉터 전극(123b)을 포함할 수 있다.The second grid electrode 123 extends across the plurality of second sensing electrodes 123a and the plurality of second sensing electrodes 123a extending in parallel in a stripe pattern, and the second sensing electrode 123a. It may include a second collector electrode (123b) electrically connected to them.

예를 들어, 상기 제1, 제2 콜렉터 전극(113b,123b)은 외부회로(미도시)와 전기적인 접점을 형성하거나 또 다른 광전소자(미도시)와 전기적으로 연결되어 모듈 구조를 형성할 수 있다.For example, the first and second collector electrodes 113b and 123b may form an electrical contact with an external circuit (not shown) or may be electrically connected with another photoelectric device (not shown) to form a module structure. have.

이하에서, 휭거 전극(113a,123a)과 콜렉터 전극(113b,123b)을 구분하지 않고 제1, 제2 그리드 전극(113,123)으로 언급할 경우, 상기 제1, 제2 그리드 전극(113,123)은, 제1, 제2 휭거 전극(113a,123a)을 의미할 수 있다. 예를 들어, 다수의 제1, 제2 그리드 전극(113,123)이 형성된다거나, 제1, 제2 그리드 전극(113,123)이 제1, 제2 전극 피치 간격으로 배열된다고 할 때, 상기 제1, 제2 그리드 전극(113,123)은 제1, 제2 휭거 전극(113a,123a)을 의미할 수 있다. Hereinafter, when referring to the first and second grid electrodes 113 and 123 without distinguishing the detector electrodes 113a and 123a and the collector electrodes 113b and 123b, the first and second grid electrodes 113 and 123 may be referred to as: It may mean the first and second detector electrodes 113a and 123a. For example, when a plurality of first and second grid electrodes 113 and 123 are formed or the first and second grid electrodes 113 and 123 are arranged at pitch intervals of the first and second electrodes, the first and second electrodes are arranged. The two grid electrodes 113 and 123 may refer to the first and second detector electrodes 113a and 123a.

상기 제1, 제2 그리드 전극(113,123)은 서로 비대칭적인 위치에 형성된다. 즉, 상기 제1, 제2 그리드 전극(113,123)은 서로 마주하지 않는 어긋난 위치(오프셋된 위치)에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 그리드 전극(113,123)은 측 방향으로 서로 이격된 위치에 형성될 수 있다. 측 방향은 제1, 제2 기판(110,120) 면을 따르는 방향을 의미할 수 있다. The first and second grid electrodes 113 and 123 are formed at positions asymmetric with each other. That is, the first and second grid electrodes 113 and 123 may be formed at offset positions (offset positions) that do not face each other. For example, the first and second grid electrodes 113 and 123 may be formed at positions spaced apart from each other in the lateral direction. The lateral direction may mean a direction along the surfaces of the first and second substrates 110 and 120.

보다 구체적으로, 이웃한 제1 그리드 전극(113)들 사이에는 광흡수층(150)이 배치될 수 있으며, 광흡수층(150)과 마주하는 영역, 그러니까 광흡수층(150) 밑에는 제2 그리드 전극(123)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 제2 그리드 전극(123)은 각 광흡수층(150) 밑에 조밀하게 배열될 수 있으며, 각 광흡수층(150) 밑에 서로 다른 군(A1,A2,A3)을 이루어 조밀하게 배열될 수 있다. 예를 들어, 상기 광흡수층(150)은 이웃한 제1 그리드 전극(113)들 사이의 중앙위치에 형성될 수 있으며, 상기 서로 다른 군(A1,A2,A3)을 이루는 제2 그리드 전극(123)들은 각 광흡수층(150) 밑에 마주하게 배치될 수 있다. More specifically, the light absorption layer 150 may be disposed between the adjacent first grid electrodes 113, and the second grid electrode may be disposed under the area facing the light absorption layer 150, that is, the light absorption layer 150. 123 may be disposed. For example, the second grid electrode 123 may be densely arranged under each light absorbing layer 150, and may be densely arranged by forming different groups A1, A2, and A3 under each light absorbing layer 150. have. For example, the light absorption layer 150 may be formed at a central position between neighboring first grid electrodes 113, and the second grid electrodes 123 forming the different groups A1, A2, and A3. ) May be disposed under each light absorbing layer 150.

광흡수층(150)과 제2 그리드 전극(123)을 서로 겹쳐지는 위치에 상하로 배치함으로써, 광흡수층(150)과 제2 그리드 전극(123) 간의 전계를 강화하여 광흡수층(150)으로의 전자 전달을 촉진할 수 있다. 이에 대해 보다 구체적으로 설명하면 이하와 같다. By placing the light absorbing layer 150 and the second grid electrode 123 up and down at positions overlapping each other, the electric field between the light absorbing layer 150 and the second grid electrode 123 is strengthened to form electrons to the light absorbing layer 150. Can facilitate delivery. This will be described in more detail below.

즉, 상기 광흡수층(150)은 입사광(L)을 흡수하여 광 생성 캐리어(전자)를 생성하고, 광 생성 캐리어의 인출에 따라 산화된 광흡수층(150)은, 전해질(180)을 매개로 전자들을 제공하는 촉매층(122)을 통하여 다시 환원될 수 있다. 이때, 상기 촉매층(122)은, 제2 그리드 전극(123)을 통하여 소통되는 전자의 흐름을 제2 도전막(121)을 통하여 수취하므로, 제2 그리드 전극(123)과 인접하되 제2 도전막(121)과 직접 접하는 촉매층 부분(122a), 예를 들어, 이웃한 제2 그리드 전극(123)들 사이의 촉매층 부분(122a, 또는 제2 그리드 전극 123 주변의 촉매층 부분 122a)이 광흡수층(150)의 환원에 기여하는 바가 크다. 따라서, 제2 그리드 전극(123)과 광흡수층(150)을 서로 마주하는 영역에 형성함으로써, 제2 그리드 전극(123) 주변의 촉매층 부분(122a)과 광흡수층(150)을 대략 마주하는 가까운 위치에 형성할 수 있고, 전계 강화를 통하여 광흡수층(150)으로의 전자 전달을 촉진할 수 있다.That is, the light absorbing layer 150 absorbs incident light L to generate light generating carriers (electrons), and the light absorbing layer 150 oxidized according to the extraction of the light generating carriers is electrons via the electrolyte 180. Through the catalyst layer 122 to provide them. In this case, since the catalyst layer 122 receives the flow of electrons communicated through the second grid electrode 123 through the second conductive layer 121, the catalyst layer 122 is adjacent to the second grid electrode 123, but the second conductive layer is adjacent to the second conductive layer 121. The catalyst layer portion 122a that is in direct contact with the 121, for example, the catalyst layer portion 122a between the neighboring second grid electrodes 123, or the catalyst layer portion 122a around the second grid electrode 123, is formed of the light absorption layer 150. It contributes greatly to the reduction of). Therefore, the second grid electrode 123 and the light absorbing layer 150 are formed in a region facing each other, whereby the catalyst layer portion 122a and the light absorbing layer 150 around the second grid electrode 123 approximately face each other. It can be formed in the, it can promote the electron transfer to the light absorption layer 150 through the electric field strengthening.

또한, 광흡수층(150)과 제2 그리드 전극(123)을 서로 겹쳐지는 위치에 상하로 배치함으로써, 광흡수층(150)과 제2 그리드 전극(123) 간의 갭을 단축하여 이온 이동도(ion mobility)가 향상될 수 있다. 예를 들어, 광흡수층(150)과 제2 그리드 전극(123) 주변의 촉매층 부분(122a)을 대략 마주하는 가까운 위치에 형성함으로써 전자 전달 경로의 패스를 단축할 수 있다.In addition, by disposing the light absorbing layer 150 and the second grid electrode 123 up and down in a position overlapping each other, the gap between the light absorbing layer 150 and the second grid electrode 123 is shortened to ion mobility (ion mobility) ) Can be improved. For example, the path of the electron transport path may be shortened by forming the light absorption layer 150 and the catalyst layer portion 122a around the second grid electrode 123 at approximately close positions.

도 3에는 본 발명과 대비되는 비교예에 따른 광전소자의 단면도가 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 제1 그리드 전극(213)이 형성된 제1 기판(210)과, 제2 그리드 전극(223)이 형성된 제2 기판(220)이 서로 마주하게 배치되고, 제1, 제2 기판(210,220)상에는 제1, 제2 도전막(211,221)이 형성된다.3 is a cross-sectional view of an optoelectronic device according to a comparative example compared with the present invention. Referring to the drawings, the first substrate 210 having the first grid electrode 213 and the second substrate 220 having the second grid electrode 223 are disposed to face each other, and the first and second substrates. First and second conductive layers 211 and 221 are formed on the second and second conductive layers 210 and 220.

상기 제1, 제2 그리드 전극(213,223)은 서로 마주하는 위치에 형성되며, 서로 대칭적인 위치에 형성된다. 이웃한 제1 그리드 전극(213)들 사이에 광흡수층(250)이 형성되며, 상기 제1 그리드 전극(213)과 마주하도록 제2 그리드 전극(223)이 배치된다. 이러한 비교예에 의하면, 광흡수층(250)과 제2 그리드 전극(223) 간의 갭이 증가하고, 그만큼 전해질(280)을 통하여 형성되는 전계가 약화되며, 이온 이동도가 떨어지게 된다. 즉, 광흡수층(250)과, 제2 그리드 전극(223) 주변의 촉매층 부분(222a) 간의 갭이 증가하게 되므로, 광전류 패스의 저항이 증가하고, 필-펙터 및 광전변환효율의 저하를 가져온다.The first and second grid electrodes 213 and 223 are formed at positions facing each other, and are formed at positions symmetric to each other. The light absorption layer 250 is formed between the neighboring first grid electrodes 213, and the second grid electrode 223 is disposed to face the first grid electrode 213. According to the comparative example, the gap between the light absorbing layer 250 and the second grid electrode 223 increases, the electric field formed through the electrolyte 280 is weakened, and ion mobility decreases. That is, since the gap between the light absorption layer 250 and the catalyst layer portion 222a around the second grid electrode 223 increases, the resistance of the photocurrent path increases, leading to a decrease in the fill-factor and photoelectric conversion efficiency.

또한, 제2 그리드 전극(223) 간의 전극 피치(P20)가 증가함으로써 제2 그리드 전극(223) 사이에 형성된 촉매층(222)의 퇴적 높이(h0)가 낮아지게 된다. 촉매층(222)의 퇴적 높이(h0)가 낮다는 것은, 동일 면적 상에 낮은 밀도로 촉매층(222)이 형성됨으로써, 촉매층(222)이 담당하는 전해질 환원 작용의 효율성이 떨어진다는 것이다. 한편, 도 3에서 미 설명된 도면번호 215, 225는 제1, 제2 그리드 전극(213,223)을 커버하는 보호막을 나타낸다. In addition, as the electrode pitch P20 between the second grid electrodes 223 increases, the deposition height h0 of the catalyst layer 222 formed between the second grid electrodes 223 is lowered. The lower the deposition height h0 of the catalyst layer 222 is that the catalyst layer 222 is formed at a lower density on the same area, thereby reducing the efficiency of the electrolyte reduction effect of the catalyst layer 222. Meanwhile, reference numerals 215 and 225 which are not described with reference to FIG. 3 indicate protective films covering the first and second grid electrodes 213 and 223.

한편, 도 2를 참조하면, 상기 제1, 제2 그리드 전극(113,123)은, 서로 다른 제1, 제2 전극 피치(P1,P2)를 사이에 두고 배열될 수 있다. 여기서, 제1 그리드 전극(113)의 전부 또는 제2 그리드 전극(123)의 전부가 모두 같은 간격만큼 이격되지 않을 수 있으며, 이때, 제1, 제2 그리드 전극(113,123)의 제1, 제2 전극 피치(P1,P2)는 가장 가까운 제1, 제2 그리드 전극(113,123) 간의 간격을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 그리드 전극(123)은 광흡수층(150) 밑에서 조밀하게 배치되는데, 이들 간의 간격이 제2 전극 피치(P2)에 해당될 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 2, the first and second grid electrodes 113 and 123 may be arranged with different first and second electrode pitches P1 and P2 therebetween. Here, all of the first grid electrode 113 or all of the second grid electrode 123 may not all be spaced apart by the same interval, and at this time, the first and second of the first and second grid electrodes 113 and 123 The electrode pitches P1 and P2 may represent intervals between the closest first and second grid electrodes 113 and 123. For example, the second grid electrode 123 is densely disposed under the light absorbing layer 150, and a gap between them may correspond to the second electrode pitch P2.

상기 제1 그리드 전극(113)은 제1 전극 피치(P1)의 간격으로 배열될 수 있다. 상기 제1 그리드 전극(113)은, 서로 이웃하는 제1 그리드 전극(113)들 사이로 광흡수층(150)을 개재할 수 있고, 가급적 많은 양의 입사광(L)을 수용할 수 있도록 상대적으로 넓은 제1 전극 피치(P1)의 간격으로 배열될 수 있다. The first grid electrodes 113 may be arranged at intervals of the first electrode pitch P1. The first grid electrode 113 may include a light absorbing layer 150 between the adjacent first grid electrodes 113 and may be relatively wide to receive a large amount of incident light L as much as possible. It may be arranged at intervals of one electrode pitch (P1).

상기 제2 그리드 전극(123)의 배치에 관하여, 어느 한 광흡수층(150) 밑에 일군(A1)의 제2 그리드 전극(123)들이 배치되고, 또 다른 광흡수층(150) 밑에 타군(A2)의 제2 그리드 전극(123)들이 배치될 수 있다. 이때, 일군(A1)의 제2 그리드 전극(123)들은, 제2 전극 피치(P2)를 사이에 두고 조밀하게 배열될 수 있다. 유사하게 타군(A2)의 제2 그리드 전극(123)들도, 제2 전극 피치(P2)를 사이에 두고 조밀하게 배열될 수 있다. 그리고, 일군(A1)의 제2 그리드 전극(123)들과, 타군(A2)의 제2 그리드 전극(123)들은, 제2 전극 피치(P2)보다 상대적으로 넓은 간격(d)을 두고 이격될 수 있으며, 일군(A1)과 타군(A2)의 제2 그리드 전극(123)들 중에서 서로 인접한 제2 그리드 전극(123)들 사이의 간격(d)은, 제2 전극 피치(P2)보다 넓게 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 일군(A1)과 타군(A2)의 제2 그리드 전극(123)들 사이의 간격(d)은, 제2 전극 피치(P2)와의 비교를 위하여, 서로 이웃한 일군(A1)과 타군(A2)의 제2 그리드 전극(123) 간의 피치, 예를 들어, 서로 이웃한 일군(A1)과 타군(A2)의 제2 그리드 전극(123)의 센터에서 센터까지의 거리로 정의될 수 있다. With respect to the arrangement of the second grid electrode 123, the second grid electrode 123 of the group A1 is disposed under one light absorbing layer 150, and the other group A2 is disposed under the other light absorbing layer 150. Second grid electrodes 123 may be disposed. In this case, the second grid electrodes 123 of the group A1 may be densely arranged with the second electrode pitch P2 interposed therebetween. Similarly, the second grid electrodes 123 of the other group A2 may also be densely arranged with the second electrode pitch P2 interposed therebetween. In addition, the second grid electrodes 123 of the group A1 and the second grid electrodes 123 of the other group A2 may be spaced apart at a relatively wider interval d than the second electrode pitch P2. The distance d between the second grid electrodes 123 adjacent to each other among the second grid electrodes 123 of the group A1 and the other group A2 may be set to be wider than the second electrode pitch P2. Can be. For example, the distance d between the second grid electrode 123 of the group A1 and the other group A2 is adjacent to each other group A1 for comparison with the second electrode pitch P2. And a pitch between the second grid electrode 123 of the other group A2, for example, a distance from the center to the center of the neighboring group A1 and the second grid electrode 123 of the other group A2. Can be.

상기 제1, 제2 그리드 전극(113,123)은, 각각 서로 다른 제1, 제2 기판(110,120) 측에 형성될 수 있으며, 수광면 측의 제1 그리드 전극(113)은 가급적 허용되는 많은 입사광(L)을 수용할 수 있도록, 이면 측의 제2 그리드 전극(123)보다 높은 개구율을 가질 수 있다.The first and second grid electrodes 113 and 123 may be formed on different sides of the first and second substrates 110 and 120, respectively, and the first grid electrode 113 on the light-receiving surface side may allow as much incident light as possible. To accommodate L), it may have a higher opening ratio than the second grid electrode 123 on the back side.

상기 개구율은, 전체 기판 면적 중에서, 제1, 제2 그리드 전극(113,123)의 점유면적을 제외하고, 이들 그리드 전극(113,123)으로부터 노출된 기판 면적의 상대적인 비율을 나타낼 수 있다. 상기 제1, 제2 그리드 전극(113,123)은 높은 전기 전도 특성을 갖는 불투명한 금속 소재로 형성될 수 있으므로, 상기 개구율은 유효하게 입사광을 수용할 수 있는 유효 입사면적의 비율을 나타낼 수 있다.The aperture ratio may represent a relative ratio of the substrate areas exposed from the grid electrodes 113 and 123 except for the occupied areas of the first and second grid electrodes 113 and 123 among the entire substrate areas. Since the first and second grid electrodes 113 and 123 may be formed of an opaque metal material having high electrical conductivity, the aperture ratio may represent a ratio of an effective incident area capable of effectively receiving incident light.

수광면 측의 제1 그리드 전극(113)은, 이면 측의 제2 그리드 전극(123)보다 높은 개구율을 갖도록 설계될 수 있고, 제1 그리드 전극(113)을 통하여 많은 양의 입사광(L)을 수용함으로써 전체 광전소자의 효율을 높일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제1 전극 피치(P1)는 제2 전극 피치(P2) 보다 넓게 형성될 수 있다(P1 > P2). The first grid electrode 113 on the light receiving surface side may be designed to have a higher aperture ratio than the second grid electrode 123 on the rear surface side, and transmits a large amount of incident light L through the first grid electrode 113. By accommodating, the efficiency of the whole photoelectric element can be improved. More specifically, the first electrode pitch P1 may be wider than the second electrode pitch P2 (P1> P2).

또한, 제2 그리드 전극(123)은 이면 측에 형성되어 개구율을 고려할 필요가 상대적으로 적다. 이에, 제2 전극 피치(P2)를 좁게 형성함으로써, 즉, 제2 그리드 전극(123)을 조밀하게 배열함으로써 저 저항의 전류패스를 제공하고, 저항 손실에 의한 효율 저하를 방지할 수 있다. In addition, since the second grid electrode 123 is formed on the rear surface side, it is relatively necessary to consider the aperture ratio. Accordingly, by narrowly forming the second electrode pitch P2, that is, by densely arranging the second grid electrodes 123, a current path having a low resistance can be provided, and a decrease in efficiency due to resistance loss can be prevented.

한편, 제2 그리드 전극(123)은 외부회로(미도시)를 경유한 전류 흐름을 수용하고, 광전소자 내의 각 개소로 환원 전자들을 배분할 수 있다. 상기 제2 그리드 전극(123)들 사이에는 촉매층(122)이 형성될 수 있다. 즉, 제2 그리드 전극(123) 주변의 촉매층 부분(122a)은, 이웃한 제2 그리드 전극(123)들 사이에 수용될 수 있으며, 제2 전극 피치(P2)에 해당되는 제2 그리드 전극(123)들 사이의 리세스 내에 수용될 수 있다.On the other hand, the second grid electrode 123 may receive a current flow through an external circuit (not shown), and may distribute the reducing electrons to each location in the photoelectric device. A catalyst layer 122 may be formed between the second grid electrodes 123. That is, the catalyst layer portion 122a around the second grid electrode 123 may be accommodated between the neighboring second grid electrodes 123 and may have a second grid electrode corresponding to the second electrode pitch P2 ( It may be accommodated in a recess between the 123.

상기 촉매층(122)은 제2 기판(120)의 전면에 걸쳐서 형성될 수 있으나, 제2 그리드 전극(123) 주변의 촉매층 부분(122a), 그러니까, 제2 그리드 전극(123)들 사이의 촉매층 부분(122a)이 광전변환작용에 기여하는 정도가 크므로, 제2 그리드 전극(123)들 사이의 촉매층(122)의 퇴적 높이(h)가 중요하다. 즉, 상기 촉매층(122)의 퇴적 높이(h)는 촉매층(122)의 밀도를 나타내며, 퇴적 높이(h)가 높을수록 같은 면적 상에 고밀도로 촉매층(122)이 퇴적되었다는 것을 의미한다.The catalyst layer 122 may be formed over the entire surface of the second substrate 120, but the catalyst layer portion 122a around the second grid electrode 123, that is, the catalyst layer portion between the second grid electrodes 123. Since the degree of contribution 122a contributes to photoelectric conversion, the deposition height h of the catalyst layer 122 between the second grid electrodes 123 is important. That is, the deposition height h of the catalyst layer 122 represents the density of the catalyst layer 122, and as the deposition height h is higher, it means that the catalyst layer 122 is deposited on the same area with higher density.

상기 제2 그리드 전극(123)은 촉매층(122)의 퇴적 높이(h)를 향상시킬 수 있다. 도면에서 볼 수 있듯이, 상기 촉매층(122)의 자유 표면(S)은 곡면 형상을 가질 수 있다. 이러한 곡면 형상의 촉매층(122) 자유 표면(S)은 표면적을 증대시켜서, 전해질과의 전자 이동을 촉진할 수 있다. The second grid electrode 123 may improve the deposition height h of the catalyst layer 122. As can be seen in the figure, the free surface (S) of the catalyst layer 122 may have a curved shape. The curved surface free surface S of the catalyst layer 122 can increase the surface area, thereby promoting electron transfer with the electrolyte.

보다 구체적으로, 상기 촉매층(122)은 양쪽 제2 그리드 전극(123)의 벽체, 그러니까 보호막(125)의 벽체에 밀착되며, 가운데 오목하게 인입된 형상으로 형성될 수 있다. 환언하면, 상기 촉매층(122)은 제2 그리드 전극(123)의 벽체에 밀착된 부분에서 최고의 퇴적 높이를 갖고, 이후 제2 그리드 전극(123)으로부터 멀어지면서 퇴적 높이(h)가 낮아지는 오목한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 촉매층(122)은 제2 그리드 전극(123)들 사이에서 제1 퇴적 높이를 갖고, 보호막(125) 벽체에 밀착된 보호막(125)의 에지 부분에서 제2 높이를 갖는다고 하면, 제1 퇴적 높이 < 제2 퇴적 높이의 관계를 가질 수 있다. 상기 퇴적 높이는, 제2 기판(120)으로부터 측정될 수 있다. More specifically, the catalyst layer 122 may be in close contact with the walls of both of the second grid electrodes 123, that is, the walls of the passivation layer 125, and may have a concave recessed shape. In other words, the catalyst layer 122 has the highest deposition height at the portion in close contact with the wall of the second grid electrode 123, and then the concave shape in which the deposition height h is lowered away from the second grid electrode 123. Can have For example, the catalyst layer 122 may have a first deposition height between the second grid electrodes 123, and may have a second height at an edge portion of the passivation layer 125 in close contact with the wall of the passivation layer 125. , First deposition height < second deposition height. The deposition height may be measured from the second substrate 120.

제2 그리드 전극(123)의 보호막(125)은 촉매층(122)을 부착시키는 부착 면을 제공함으로써, 촉매층(122)의 퇴적 높이(h)를 높일 수 있고, 같은 면적 상에 고밀도로 촉매층(122)을 퇴적시킬 수 있다. 제2 전극 피치(P2)를 좁게 형성하면, 촉매층(123)을 고밀도로 퇴적시키면서도, 전기 전도성을 향상시켜서 저항 손실을 줄일 수 있는 것이다.The passivation layer 125 of the second grid electrode 123 provides an adhesion surface to which the catalyst layer 122 is attached, thereby increasing the deposition height h of the catalyst layer 122 and increasing the density of the catalyst layer 122 on the same area. ) Can be deposited. If the second electrode pitch P2 is narrowly formed, resistance loss can be reduced by improving the electrical conductivity while depositing the catalyst layer 123 at a high density.

한편, 상기 광흡수층(150) 밑의 일군(A1)의 제2 그리드 전극(123)들과, 또 다른 광흡수층(150) 밑의 타군(A2)의 제2 그리드 전극들이 배치될 때, 일군(A1)의 제2 그리드 전극(123)들 사이의 촉매층(122)의 퇴적 높이(h)는, 서로 인접한 일군(A1)과 타군(A2)의 제2 그리드 전극(123)들 사이의 촉매층(122)의 퇴적 높이(hd) 보다 높게 형성된다. 광흡수층(150) 밑에 조밀하게 배열된 제2 그리드 전극(123), 보다 구체적으로, 제2 그리드 전극(123)의 보호막(125)이 촉매층(122)을 부착시키는 부착 면을 제공하기 때문이다.Meanwhile, when the second grid electrodes 123 of the group A1 under the light absorption layer 150 and the second grid electrodes of the other group A2 under another light absorption layer 150 are disposed, The deposition height h of the catalyst layer 122 between the second grid electrodes 123 of A1 is the catalyst layer 122 between the second grid electrodes 123 of the group A1 and the other group A2 adjacent to each other. Is formed higher than the deposition height (hd). This is because the second grid electrode 123 densely arranged under the light absorbing layer 150, more specifically, the protective film 125 of the second grid electrode 123 provides an attachment surface to attach the catalyst layer 122.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 광전소자를 형성하는 각 구성요소에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다. Hereinafter, each component for forming the optoelectronic device will be described in more detail with reference to FIGS. 1 and 2.

상기 제1, 제2 기판(110,120)은, 투명소재로 형성될 수 있고, 높은 광투과율을 갖는 소재로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1, 제2 기판(110,120)은 유리소재의 글래스 기판이나 수지 필름으로 형성될 수 있다. 수지 필름은 통상 가요성을 갖기 때문에, 유연성이 요구되는 용도에 적합하다.The first and second substrates 110 and 120 may be formed of a transparent material or a material having a high light transmittance. For example, the first and second substrates 110 and 120 may be formed of a glass substrate made of a glass material or a resin film. Since the resin film is usually flexible, it is suitable for applications requiring flexibility.

상기 제1, 제2 기판(110,120)상에 형성된 제1, 제2 도전막(111,121)은, 전기적으로 전도성을 갖고, 광학적으로 투명성을 갖는 투명 도전성 소재로 형성될 수 있으며, 예를 들어, ITO, FTO, ATO 등의 TCO(Transparent Conductive Oxide)로 형성될 수 있다. The first and second conductive layers 111 and 121 formed on the first and second substrates 110 and 120 may be formed of a transparent conductive material having electrical conductivity and optical transparency, for example, ITO. It may be formed of a transparent conductive oxide (TCO) such as, FTO, ATO.

상기 제1, 제2 기판(110,120)상에 형성된 제1, 제2 그리드 전극(113,123)은 높은 전기 전도 특성을 갖춘 불투명한 금속소재로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 알루미늄(Al), 은(Ag) 등의 금속소재로 형성될 수 있다. 상기 제1, 제2 그리드 전극(113,123)은 보호막(115,125)으로 덮여질 수 있으며, 상기 보호막(115,125)은, 전해질(180)과의 반응에 따른 전극 부식을 방지하는 기능을 할 수 있다.The first and second grid electrodes 113 and 123 formed on the first and second substrates 110 and 120 may be formed of an opaque metal material having high electrical conductivity. For example, aluminum (Al) and silver It may be formed of a metal material such as (Ag). The first and second grid electrodes 113 and 123 may be covered with the passivation layers 115 and 125, and the passivation layers 115 and 125 may function to prevent electrode corrosion due to reaction with the electrolyte 180.

상기 제1 그리드 전극(113)들 사이에 형성된 광흡수층(150)은, 반도체층과, 상기 반도체층에 흡착된 감광성 염료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 반도체층은, Cd,Zn,In,Pb,Mo,W,Sb,Ti,Ag,Mn,Sn,Zr,Sr,Ga,Si,Cr 등의 금속 산화물로 형성될 수 있다.The light absorption layer 150 formed between the first grid electrodes 113 may include a semiconductor layer and a photosensitive dye adsorbed on the semiconductor layer. For example, the semiconductor layer may be formed of metal oxides such as Cd, Zn, In, Pb, Mo, W, Sb, Ti, Ag, Mn, Sn, Zr, Sr, Ga, Si, and Cr.

예를 들어, 상기 반도체층에 흡착되는 감광성 염료는, 가시광 대역에서 흡수를 보이고, 광 여기 상태로부터 신속하게 반도체층으로의 전자 이동을 야기하는 분자로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 감광성 염료는 루테늄(ruthenium) 계의 감광성 염료가 사용될 수 있다.For example, the photosensitive dye adsorbed on the semiconductor layer may be composed of molecules that exhibit absorption in the visible light band and cause electron transfer from the photoexcited state to the semiconductor layer quickly. For example, ruthenium based photosensitive dyes may be used as the photosensitive dyes.

제2 그리드 전극(123)들 사이를 포함하여 제2 그리드 전극(123)을 덮도록 형성된 촉매층(122)은, 전해질(180)에 전자를 제공하는 환원 촉매기능을 갖는 소재로 형성되며, 예를 들어, 백금(Pt), 금(Au), 은(Ag), 동(Cu), 알루미늄(Al) 등의 금속이나, 산화주석 등의 금속 산화물, 또는 그라파이트(graphite) 등의 카본계 물질로 구성될 수 있다. 한편, 상기 광흡수층(150)과, 촉매층(122) 사이의 전해질(180)로는, 한 쌍의 산화체와 환원체를 포함하는 레독스(Redox) 전해질이 적용될 수 있다.The catalyst layer 122 formed between the second grid electrodes 123 to cover the second grid electrodes 123 is formed of a material having a reduction catalyst function of providing electrons to the electrolyte 180. For example, it is composed of a metal such as platinum (Pt), gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), aluminum (Al), a metal oxide such as tin oxide, or a carbon-based material such as graphite (graphite). Can be. Meanwhile, as the electrolyte 180 between the light absorption layer 150 and the catalyst layer 122, a redox electrolyte including a pair of oxidants and a reducing agent may be applied.

이하의 표 1은, 본 발명의 서로 다른 실시예 1 내지 3을 대상으로, 개방전압(Voc), 단락전류(Isc) 및 이들로부터 산출되는 필-펙터(fill factor,FF)와 광전변환효율(Eff)을 측정한 실험 결과이다. 그리고, 도 4 내지 도 6에는 실시예 1 내지 3의 구조가 각각 도시되어 있다.Table 1 below shows the open-circuit voltage (Voc), the short-circuit current (Isc) and the fill-factor (FF) and the photoelectric conversion efficiency (calculated from them) for different embodiments 1 to 3 of the present invention. Eff) is an experimental result. 4 to 6 show the structures of Examples 1 to 3, respectively.

Voc(V)Voc (V) Isc(A)Isc (A) FFFF Eff(%)Eff (%) 실시예 1Example 1 0.670.67 1.371.37 0.610.61 5.65.6 실시예 2Example 2 0.670.67 1.351.35 0.630.63 5.75.7 실시예 3Example 3 0.660.66 1.381.38 0.690.69 6.26.2

도 4 내지 도 6을 참조하면, 실시예 1 내지 3에서 공유되는 기술적 특징으로, 제1, 제2 그리드 전극(113,1231,1232,1233)은 서로 비대칭적인 위치에 형성되며, 서로 마주하지 않는 어긋난 위치에 형성된다. 보다 구체적으로, 이웃한 제1 그리드 전극(113)들 사이에 광흡수층(150)이 배치되고, 상기 광흡수층(150)과 마주하는 영역에 제2 그리드 전극(1231,1232,1233)이 배치된다.4 to 6, as technical features shared in the first to third embodiments, the first and second grid electrodes 113, 1231, 1232, and 1233 are formed at asymmetric positions and do not face each other. It is formed at the position which shifted. More specifically, the light absorption layer 150 is disposed between the adjacent first grid electrodes 113, and the second grid electrodes 1231, 1232 and 1233 are disposed in the region facing the light absorption layer 150. .

실시예 1 내지 3에서는 각 광흡수층(150)에 대응되는 영역에 서로 다른 개수의 제2 그리드 전극(1231,1232,1233)이 배치된다는 점에서 차이가 있다. 즉, 도 4의 실시예 1에서는 각 광흡수층(150)에 대응하여 1개의 제2 그리드 전극(1231)이 배치되며, 도 5의 실시예 2에서는 각 광 흡수층(150)에 대응하여 2개의 제2 그리드 전극(1232)이 배치된다. 그리고, 도 6의 실시예 3에서는 각 광흡수층(150)에 대응하여 3개의 제2 그리드 전극(1233)이 배치된다.In the first to third embodiments, different numbers of second grid electrodes 1231, 1232, and 1233 are disposed in regions corresponding to the light absorption layers 150. That is, in Embodiment 1 of FIG. 4, one second grid electrode 1231 is disposed corresponding to each light absorption layer 150, and in Embodiment 2 of FIG. 5, two second grid electrodes 1231 are disposed corresponding to each light absorption layer 150. 2 grid electrodes 1232 are disposed. In Embodiment 3 of FIG. 6, three second grid electrodes 1233 are disposed to correspond to each light absorption layer 150.

예를 들어, 동일한 형상 치수, 즉, 20cm x 5cm의 광 흡수층(150) 사이즈로 설계된 광전소자의 구조에 대해, 각 광흡수층(150) 마다 배치되는 제2 그리드 전극(1231,1232,1233)의 개수에 차등을 둠으로써 제2 전극 피치(P21,P22,P23)를 변화시킬 수 있다.For example, for the structure of the optoelectronic device designed to the same shape dimension, that is, the size of the light absorbing layer 150 of 20cm x 5cm, the second grid electrode (1231, 1232, 1233) of each of the light absorbing layer 150 The second electrode pitches P21, P22, and P23 can be changed by providing a difference in the number.

표 1의 필-펙터 및 광전변환효율의 측정결과로부터, 제1 실시예보다는 제2 실시예에서 보다 우수한 출력 특성이 얻어지고, 제2 실시예보다는 제3 실시예에서 보다 우수한 출력 특성이 확인된다. 보다 구체적으로, 필-펙터(FF)의 측정결과로부터, 실시예 1 보다는 실시예 2에서 대략 3.3% 향상된 결과를 확인할 수 있고, 또한, 실시예 2 보다는 실시예 3에서 대략 9.5% 향상된 결과를 확인할 수 있다.From the measurement results of the fill-factor and photoelectric conversion efficiency of Table 1, better output characteristics are obtained in the second embodiment than in the first embodiment, and better output characteristics in the third embodiment than in the second embodiment are confirmed. . More specifically, from the measurement results of the fill-factor (FF), it can be seen that the results of about 3.3% improved in Example 2 than Example 1, and also confirmed the results of about 9.5% improved in Example 3 than Example 2 Can be.

환언하면, 제2 그리드 전극(1231,1232,1233)이 조밀하게 배열됨에 따라 광전소자의 출력 특성이 향상된다는 것을 알 수 있다. 이렇게 제2 전극 피치(P21,P22,P23)에 따라 광전소자의 출력 특성이 변화하는 것은, 제2 그리드 전극(1231,1232,1233)을 조밀하게 배열할수록 그만큼 광전류 패스를 형성하는 제2 그리드 전극(1231,1232,1233)의 저항 손실이 감소되기 때문이다. 즉, 동일면적의 제2 도전막(121) 상에 배치되는 제2 그리드 전극(1231,1232,1233)의 개수 증가는, 광전류 패스의 직렬 저항을 감소시킬 수 있다.In other words, as the second grid electrodes 1231, 1232 and 1233 are densely arranged, it can be seen that the output characteristics of the optoelectronic device are improved. The output characteristics of the photoelectric device are changed according to the second electrode pitches P21, P22, and P23. As the densely arranged second grid electrodes 1231, 1232 and 1233 are formed, the second grid electrodes forming the photocurrent paths accordingly. This is because the resistance loss of (1231, 1232, 1233) is reduced. That is, an increase in the number of second grid electrodes 1231, 1232, and 1233 disposed on the second conductive layer 121 having the same area may reduce the series resistance of the photocurrent path.

또한, 광흡수층(150)과 마주하는 영역에 더 많은 수의 제2 그리드 전극(1231,1232,1233)들을 조밀하게 배치함으로써 광흡수층(150)과 촉매층(1221,1222,1223) 간의 전계를 강화시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 촉매층(1221,1222,1223)은, 제2 그리드 전극(1231,1232,1233)을 통하여 소통되는 전자의 흐름을 제2 도전막(121)을 통하여 수취하며, 수취된 전자들을 광흡수층(150)으로 공급하게 된다. 이 때문에, 상기 촉매층(1221,1222,1223)은 제2 기판(120)의 전체 면에 걸쳐서 형성될 수 있으나, 제2 그리드 전극(1231,1232,1233)과 인접하되 제2 도전막(121)과 직접 접하는 촉매층 부분(1221a,1222a,1223a), 그러니까 제2 그리드 전극(1231,1232,1233) 주변의 촉매층 부분(1221a,1222a,1223a) 또는 제2 그리드 전극(1231,1232,1233)들 사이의 촉매층 부분(1221a,1222a,1223a)이 광전변환작용에 기여하는 정도가 크다. 이때, 제2 그리드 전극(1231,1232,1233) 주변의 촉매층 부분(1221a,1222a,1223a)은, 제2 그리드 전극(1231,1232,1233)의 개수를 증가시킴으로써 다수의 개소에 형성되거나, 또는 더 넓은 영역에 걸쳐서 형성될 수 있다.In addition, by densely arranging a larger number of second grid electrodes 1231, 1232, and 1233 in the region facing the light absorbing layer 150, an electric field between the light absorbing layer 150 and the catalyst layers 1221, 1222, and 1223 is strengthened. You can. For example, the catalyst layers 1221, 1222, and 1223 receive the flow of electrons communicated through the second grid electrodes 1231, 1232, and 1233 through the second conductive layer 121, and receive the received electrons. The light absorbing layer 150 is supplied. For this reason, the catalyst layers 1221, 1222, and 1223 may be formed over the entire surface of the second substrate 120, but may be adjacent to the second grid electrodes 1231, 1232 and 1233, but the second conductive layer 121 may be formed. Between catalyst layer portions 1221a, 1222a, 1223a directly contacting the catalyst layer portions 1221a, 1222a, 1223a or second grid electrodes 1231, 1232a, 1233a around the second grid electrodes 1231, 1232a, 1233a, or The degree of contribution of the catalyst layer portions 1221a, 1222a, and 1223a to the photoelectric conversion action is large. At this time, the catalyst layer portions 1221a, 1222a, and 1223a around the second grid electrodes 1231, 1232, and 1233 are formed at multiple locations by increasing the number of the second grid electrodes 1231, 1232, and 1233, or It can be formed over a wider area.

도 4 내지 도 6을 참조하면, 제2 전극 피치(P21,P22,P23)가 감소함에 따라, 촉매층(1221,1222,1223)의 퇴적 높이(h1,h2,h3)가 달라진다는 것을 알 수 있다. 촉매층(1221,1222,1223)의 퇴적 높이(h1,h2,h3)는 촉매층(1221,1222,1223)이 퇴적된 밀도를 나타내며, 퇴적 높이(h1,h2,h3)가 높다는 것은 그만큼 고밀도로 촉매층(1221,1222,1223)이 형성되었다는 것을 의미한다. 예를 들어, 동일 면적 상에 고밀도로 촉매층(1221,1222,1223)이 퇴적됨으로써 같은 면적에 대한 효율성을 향상시킬 수 있다.4 to 6, it can be seen that as the second electrode pitches P21, P22, and P23 decrease, the deposition heights h1, h2, and h3 of the catalyst layers 1221, 1222, and 1223 vary. . The deposition heights h1, h2 and h3 of the catalyst layers 1221, 1222 and 1223 represent the densities at which the catalyst layers 1221, 1222 and 1223 are deposited, and the higher the deposition heights h1, h2 and h3 are so high density (1221,1222,1223) is formed. For example, the catalyst layers 1221, 1222, and 1223 may be deposited on the same area at a high density, thereby improving efficiency of the same area.

제2 그리드 전극(1231,1232,1233) 주변의 촉매층 부분(1221a,1222a,1223a)의 퇴적 높이(h1,h2,h3)가 관건인데, 제2 그리드 전극(1231,1232,1233)들 사이의 촉매층(1221,1222,1223)의 퇴적 높이(h1,h2,h3)를 비교해보면, 실시예 1의 퇴적 높이(h1) 보다는 실시예 2의 퇴적 높이(h2)가 더 높게 형성됨을 알 수 있다. 또한, 실시예 2의 퇴적 높이(h2) 보다는 실시예 3의 퇴적 높이(h3)가 더 높게 형성된다.The deposition heights h1, h2, and h3 of the catalyst layer portions 1221a, 1222a, and 1223a around the second grid electrodes 1231, 1232, and 1223 are a key factor. Comparing the deposition heights h1, h2, and h3 of the catalyst layers 1221, 1222, and 1223, it can be seen that the deposition height h2 of the second embodiment is higher than that of the first embodiment. In addition, the deposition height h3 of the third embodiment is higher than the deposition height h2 of the second embodiment.

이렇게 제2 전극 피치(P21,P22,P23)에 따라 제2 그리드 전극(1231,1232,1233) 주변의 촉매층(1221,1222,1223)의 퇴적 높이(h1,h2,h3)가 변화하는 것은, 제2 그리드 전극(1231,1232,1233), 보다 구체적으로, 제2 그리드 전극(1231,1232,1233)의 보호막(125)이 촉매층(1221,1222,1223)을 부착시키는 부착 면을 제공하기 때문이다. 예를 들어, 도 5의 실시예 2에서, 제2 그리드 전극(1232) 주변의 촉매층 부분(1222a), 그러니까 제2 그리드 전극(1232)들 사이의 촉매층 부분(1222a)은, 양편의 제2 그리드 전극(1232)의 벽체에 밀착되면서 상대적으로 높은 퇴적 높이(h2)를 형성할 수 있다. 그리고, 도 6의 실시예 3에서 볼 수 있듯이, 제2 전극 피치(P23)가 좁아질수록 오목하게 인입된 촉매층(1223)의 자유 표면(S)이 보다 평탄화되면서 퇴적 높이(h3)가 상승하는 것을 알 수 있다.The deposition heights h1, h2, and h3 of the catalyst layers 1221, 1222, and 1223 around the second grid electrodes 1231, 1232, and 1223 are changed according to the second electrode pitches P21, P22, and P23. Because the protective film 125 of the second grid electrodes 1231, 1232, 1233, and more specifically, the second grid electrodes 1231, 1232, 1223, provides an attachment surface to attach the catalyst layers 1221, 1222, 1223. to be. For example, in Example 2 of FIG. 5, the catalyst layer portion 1222a around the second grid electrode 1232, ie, the catalyst layer portion 1222a between the second grid electrodes 1232, is the second grid on both sides. The deposition height h2 may be formed while being in close contact with the wall of the electrode 1232. As shown in Example 3 of FIG. 6, as the second electrode pitch P23 is narrower, the free surface S of the concavely introduced catalyst layer 1223 becomes flatter and the deposition height h3 increases. It can be seen that.

결론적으로, 제2 그리드 전극(1231,1232,1233)이 조밀하게 배열될수록 그만큼 광전류 패스의 저항 손실이 감소하고, 광흡수층(150)과 마주하는 영역에 더 많은 수의 제2 그리드 전극(1231,1232,1233)들이 배치되어 광흡수층(150)과 촉매층(1221,1222,1223) 간의 전계가 강화되며, 촉매층(1221,1222,1223)의 퇴적 높이(h1,h2,h3)가 상승하게 됨으로써, 표 1에서 나타난 결과와 같이, 필-펙터 및 광전변환효율이 향상된다.In conclusion, as the second grid electrodes 1231, 1232, and 1233 are densely arranged, the resistance loss of the photocurrent path decreases accordingly, and a larger number of the second grid electrodes 1231, 1232 and 1233 are disposed to strengthen the electric field between the light absorption layer 150 and the catalyst layers 1221, 1222 and 1223, and the deposition heights h1, h2 and h3 of the catalyst layers 1221, 1222 and 1223 are increased. As shown in Table 1, the fill-factor and photoelectric conversion efficiency are improved.

예를 들어, 도 6에 도시된 실시예 3 보다 제2 전극 피치(P23)를 더 단축하면, 필-펙터 및 광전변환효율이 향상될 수도 있다. 그러나, 제2 전극 피치(P23)가 적정한 수준을 벗어나 너무 좁게 설정되면, 즉, 제2 그리드 전극(1233)이 너무 조밀하게 배열될 경우, 제2 전극 피치(P23)에 해당되는 촉매층(1223)의 점유면적이 줄어들게 되고, 제2 그리드 전극(1233)을 피복하는 보호막(125)의 점유면적이 증가하게 된다. 즉, 한정된 영역 내에 제2 그리드 전극(1233)을 과도하게 집약적으로 배치하는 것은, 촉매층(1223)의 점유면적을 희생시킬 수 있으며, 제조 공정상의 한계로 인해 어려울 수 있으므로, 제2 그리드 전극(1233)의 개수는 적정하게 설정되는 것이 바람직하며, 예를 들어, 각 광흡수층(150)에 대응하여 2~3개 정도의 제2 그리드 전극(1233)이 배치될 수 있다.For example, when the second electrode pitch P23 is shorter than that of the third embodiment shown in FIG. 6, the fill-factor and the photoelectric conversion efficiency may be improved. However, when the second electrode pitch P23 is set too narrow out of an appropriate level, that is, when the second grid electrode 1233 is arranged too densely, the catalyst layer 1223 corresponding to the second electrode pitch P23 is formed. The occupied area of is reduced, and the occupied area of the passivation layer 125 covering the second grid electrode 1233 is increased. In other words, excessively intensively arranging the second grid electrode 1233 in the limited region may sacrifice the occupied area of the catalyst layer 1223 and may be difficult due to limitations in the manufacturing process. ) Is appropriately set. For example, two to three second grid electrodes 1233 may be disposed corresponding to each of the light absorption layers 150.

도 7a 내지 도 7c에는 제2 그리드 전극(323)의 개수가 변화함에 따라 제2 도전막(321) 상의 저항 분포가 변화하는 양상을 관찰하기 위한 시뮬레이션 결과이다. 본 시뮬레이션에서, 제1 그리드 전극(313)은 제1 휭거 전극(313a) 및 제1 콜렉터 전극(313b)을 포함하고, 제2 그리드 전극(323)은 제2 휭거 전극(323a) 및 제2 콜렉터 전극(323b)을 포함하는 것으로 모델링되었다. 7A to 7C illustrate simulation results for observing a change in resistance distribution on the second conductive layer 321 as the number of second grid electrodes 323 changes. In this simulation, the first grid electrode 313 includes a first finger electrode 313a and a first collector electrode 313b, and the second grid electrode 323 has a second finger electrode 323a and a second collector. It was modeled to include an electrode 323b.

도 7a 내지 도 7c에서, 제1 휭거 전극(313a)들 사이에 제2 휭거 전극(323a)들이 배치되는 것은 공통되지만, 도 7a는 제2 휭거 전극(323a)의 개수가 1개인 경우, 도 7b는 제2 휭거 전극(323a)의 개수가 2개인 경우, 그리고, 도 7c는 제2 휭거 전극(323a)의 개수가 3개인 경우이고, 각각의 경우에, 제2 도전막(321) 상의 전기 저항의 분포를 보여준다. 제2 휭거 전극(323a)의 개수가 증가함에 따라 전반적으로 짙은 명암이 표시되는 것은, 제2 도전막(321) 상의 전기 저항값이 감소한다는 것을 의미한다. 동일한 기판 면적에 대해, 전기 전도성을 담당하는 제2 그리드 전극(323), 보다 구체적으로, 제2 휭거 전극(323a)의 개수가 증가함에 따라 전기 저항값은 감소하게 된다. In FIGS. 7A to 7C, it is common that the second detector electrodes 323a are disposed between the first detector electrodes 313a, but FIG. 7A illustrates the case in which the number of the second detector electrodes 323a is one, FIG. 7B. Is the case where the number of the second detector electrodes 323a is two, and FIG. 7C is the case where the number of the second detector electrodes 323a is three, and in each case, the electrical resistance on the second conductive film 321 is shown. Shows the distribution of. As the number of the second pinned electrodes 323a increases, the overall dark and dark shades indicate that the electric resistance value on the second conductive layer 321 decreases. For the same substrate area, the electrical resistance value decreases as the number of second grid electrodes 323, more specifically, second fingers electrodes 323a, which are responsible for electrical conductivity, increases.

도 7c 내지 도 7c의 시뮬레이션 결과는, 표 1에 나타낸 실험 결과를 뒷받침하는 것으로, 제2 그리드 전극(323), 보다 구체적으로, 제2 휭거 전극(323a)의 개수가 증가함에 따라, 광전소자의 출력 특성이 향상되는 하나의 근거로서, 광전류 패스의 전기 저항이 감소한다는 점을 보여준다.The simulation results of FIGS. 7C to 7C support the experimental results shown in Table 1, and as the number of the second grid electrodes 323, more specifically, the second fingers electrode 323a increases, As one basis for the improved output characteristics, it shows that the electrical resistance of the photocurrent pass decreases.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

110 : 제1 기판 111: 제1 도전막
113,313 : 제1 그리드 전극 113a,313a : 제1 휭거 전극
113b,313b : 제1 콜렉터 전극 115 : 보호막
120 : 제2 기판 121 : 제2 도전막
122,1221,1222,1223 : 촉매층
123,1231,1232,1233 : 제2 그리드 전극 123a,323a : 제2 휭거 전극
123b,323b : 제2 콜렉터 전극 125 : 보호막
P1 : 제1 전극 피치
P2,P20,P21,P22,P23 : 제2 전극 피치
h,h0,h1,h2,h3 : 촉매층의 퇴적 높이110: first substrate 111: first conductive film
113,313: first grid electrode 113a, 313a: first detector electrode
113b, 313b: first collector electrode 115: protective film
120: second substrate 121: second conductive film
122,1221,1222,1223: catalyst layer
123,1231,1232,1233: Second grid electrode 123a, 323a: Second finger electrode
123b, 323b: second collector electrode 125: protective film
P1: first electrode pitch
P2, P20, P21, P22, P23: second electrode pitch
h, h0, h1, h2, h3: deposition height of catalyst bed

Claims

A first substrate having a light absorption layer formed between the first grid electrodes and adjacent first grid electrodes; And
And a second substrate disposed to face the first substrate, the second substrate having a second grid electrode at a position facing the light absorbing layer.

The method of claim 1,
The first and second grid electrodes are disposed in an asymmetrical position so as not to face each other.

The method of claim 1,
The second grid electrode has an electrode pitch narrower than that of the first grid electrode, and is arranged more densely than the first grid electrode.

The method of claim 3,
And the second grid electrode is densely arranged under the light absorption layer.

The method of claim 3,
When a group of second grid electrodes under the light absorbing layer and another group of second grid electrodes under another light absorbing layer are disposed,
The electrode pitch between the group of second grid electrodes is narrower than the distance between the group of second grid electrodes adjacent to each other and the other group.

The method of claim 1,
And a catalyst layer formed between the second grid electrodes and having a concave shaped surface.

The method according to claim 6,
The catalyst layer has a concave shape in which the deposition height gradually decreases away from the second grid electrode.

The method of claim 7, wherein
The second grid electrode is covered with a protective film,
And the catalyst layer has the highest deposition height at the portion in close contact with the wall of the protective film.

The method of claim 1,
When a group of second grid electrodes under the light absorbing layer and another group of second grid electrodes under another light absorbing layer are disposed,
The deposition height of the catalyst layer between the group of second grid electrodes is higher than the deposition height of the catalyst layer between the group of second grid electrodes adjacent to each other.

The method of claim 1,
And a first and a second conductive film are interposed between the first substrate and the first grid electrode and between the second substrate and the second grid electrode, respectively.

The method of claim 10,
And a catalyst layer between the second grid electrodes and in contact with the second conductive film.

A first substrate having a light absorption layer and a first grid electrode for extracting the light generating carrier of the light absorption layer; And
A second substrate disposed to face the first substrate and having a second grid electrode formed thereon;
And the second grid electrode is densely arranged at an electrode pitch narrower than that of the first grid electrode.

The method of claim 12,
And a catalyst layer formed between the second grid electrodes and having a concave surface.

The method of claim 13,
The catalyst layer has a concave shape in which the deposition height gradually decreases away from the second grid electrode.

The method of claim 12,
The light absorption layer is disposed between the adjacent first grid electrodes,
And the second grid electrode is densely arranged under the light absorbing layer.

16. The method of claim 15,
When a group of second grid electrodes under the light absorbing layer and another group of second grid electrodes under another light absorbing layer are disposed,
The deposition height of the catalyst layer between the group of second grid electrodes is higher than the deposition height of the catalyst layer between the group of second grid electrodes adjacent to each other.

First and second substrates disposed to face each other and having a first grid electrode and a second grid electrode formed thereon; And
And a light absorption layer formed between the first grid electrodes of the first substrate.
And the second grid electrode is arranged in a group so as to face the light absorption layer, and is spaced apart from the first grid electrode in a lateral direction.

18. The method of claim 17,
The light absorption layer is formed in the center between the adjacent first grid electrodes,
And the group of the second grid electrodes is disposed to face the light absorbing layer.

18. The method of claim 17,
And a catalyst layer formed on the second substrate and formed between adjacent second grid electrodes, the catalyst layer having a concave surface.